调节修复条件下水分对蒜套棉生长发育和产量的影响

李顺

（菏泽市农业科学院，山东 菏泽 274047）

水是影响植物生长的重要因素之一，水分过多或过少均不利于植物的正常生长[1～3]。山东省菏泽市地处黄淮海流域，具有优越的水、热、光等自然资源，且气候上雨热同季，对农业生产十分有利。棉花是大蒜后茬较好的经济作物之一，蒜后棉花在菏泽蒜区种植较广。灌水量对棉花出苗、养分吸收利用、用水效率以及产量和品质等具有重要影响[4]，灌水量不合理会影响棉花的正常生长发育[5]。干旱胁迫造成棉花保苗率低，进而影响棉花产量；灌水量过大则会造成水资源的浪费。植物生长调节剂、激素、养分等能够提高植物的抗逆性或灾后恢复能力。研究表明，使用生长调节剂（如水杨酸、BR-120、乙烯等）能够调节植物的生长发育和代谢活动[6～8]，可有效缓解水分逆境对植物的伤害。采用膜下滴灌技术模拟棉花受到的水分胁迫环境，利用生长调节剂与营养调控的方式对棉花进行处理，提高水分胁迫棉田的修复效果，旨为棉田土壤水分控制及棉花田间管理提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验在山东省菏泽市巨野县蒜区进行。试验田土壤容重1.36 g/cm3，土壤孔隙度62.7%，基础土壤养分含量为有机质6.69 g/kg、碱解氮67.0 mg/kg、速效磷22.8 mg/kg、速效钾151 mg/kg，pH 值7.8。菏泽市年平均降水量600 mm，且降水主要集中在7 月底至8月上中旬，容易造成花铃期之前干旱、花铃期地下水过大的双重水分胁迫。

1.2 试验材料

棉花品种为鲁棉研28 号。

试验所用仪器主要有分光光度计、微量进样器、水浴锅、冰冻离心机；试剂主要有磷酸缓冲液（pH 值7.0）、氯化硝基四氮唑蓝（NBT）溶液、L-甲硫氨酸、核黄素、0.2%愈创木酚、0.5%硫代巴比妥酸溶液（TBA）、0.3%双氧水、10%三氯乙酸（TCA）溶液[9]。

试验调节剂组成为肥料和植物生长调节剂，其中，肥料包括尿素（N 含量46%） 和磷酸二氢钾（P2O5含量52%，K2O 含量34%），植物生长调节剂包括芸苔素内酯、复硝酚钠、胺鲜酯和脱落酸。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 2019 年4 月20 日点播棉花，覆膜栽培，定植密度 23 000 株/hm2；5 月 5 日定苗；5 月10 日用尿素10 g/L、磷酸二氢钾3 g/L、芸苔素内酯0.02 mg/L、复硝酚钠10 mg/L、胺鲜酯10 mg/L 和脱落酸50 mg/L 的混合液喷施棉株，每隔10 d 喷施1 次，连续喷施 5 次[10]。

棉花采用滴灌方式灌溉，水分条件设干旱（T1）、欠缺 （T2）、适度 （T3）、丰沛 （T4） 和过量 （T5） 5 个处理。其中，T1处理方法为只滴灌1 次苗期水，滴灌量为225 m3/hm2；T2处理方法为滴灌苗期水和蕾铃水各1 次，每次滴灌量均为225 m3/hm2；T3处理方法为滴灌苗期水、花期水、蕾铃水和打顶后水各1 次，每次滴灌量均为225 m3/hm2；T4处理方法为滴灌苗期水、花期水、蕾铃水和打顶后水各1 次，每次滴灌量均为300 m3/hm2；T5处理方法为滴灌苗期水、花期水、蕾铃水和打顶后水各1 次，每次滴灌量均为375 m3/hm2。小区面积24 m2，行长4 m，8 行/区，7 株/行，随机区组设计，3 次重复。

1.3.2 调查项目与方法

1.3.2.1 出苗情况。播种后滴灌苗期水，每隔3 d 观察1 次棉花的出苗状况，15 d 后计算出苗率（出苗数/播种数×100%）。每个小区选取长势均匀、具有代表性的棉苗5 株，用钢卷尺测量株高（植株子叶节至生长点的高度），用游标卡尺测定茎粗，用钢卷尺测定植株全部叶片的叶长和叶宽。计算叶面积（叶长×叶宽×0.84）[11～13]。

1.3.2.2 株高和真叶数。定苗后每个处理随机选取棉苗10 株并挂牌标记，每隔10 d 测定1 次株高和真叶数，共测定5 次。

1.3.2.3 叶绿素和丙二醛（MDA） 含量。定苗后第10 天随机在未挂标牌的棉花上取倒4 叶并放入冰盒，每小区均取5 株，测定叶绿素和MDA 含量。以后每隔10 d 取样测定1 次，共测定5 次。其中，叶绿素含量测定方法为称取新鲜倒4 叶0.20 g，采用95%乙醇提取法测定；MDA 含量测定方法为称取新鲜倒4 叶1.00 g，采用硫代巴比妥酸方法测定。

1.3.2.4 “三桃”数量和皮棉产量。每小区均选择挂牌棉花10 株，7 月15 日调查伏前桃数量，8 月15 日调查伏桃数量，9 月10 日调查秋桃数量。收获期，选取中间 4 行收取子棉，考种并计产[14，15]。

1.3.3 数据处理 利用DPS 数据处理系统和Microsoft Excel 软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 水分条件对棉花出苗的影响

株高、茎粗、叶面积和出苗率反映了棉苗的生长状态。随着水分用量的增大，棉花株高、茎粗、叶面积和出苗率均呈先增加后降低的趋势变化；且不同水分处理的棉花株高、茎粗、叶面积和出苗率差异均达到了显著水平（表1）。表明在一定范围内增加水分能够显著提高棉苗素质和出苗率，而干旱和水分过量均不利于棉苗素质的提高。

表1 水分条件对棉苗素质和出苗率的影响Table 1 Effects of water conditions on seedling quality and emergence rate of cotton

T4处理株高最大，T3处理次之，二者差异不显著，但均显著＞其他处理；T1处理株高最低，显著＜其他处理；T2与T5处理株高差异不显著。表明水分适度或丰沛时促进棉苗株高生长效果较好。

T4处理茎粗最大，显著＞其他处理；其次是T5和T3处理，二者差异不显著，但均显著＞2 个水分不足处理；而T1与T2处理茎粗差异不显著。表明水分丰沛时最有利于棉苗茎粗增大。

T3处理叶面积最大，显著＞其他处理；其次是T4和T2处理，二者差异不显著，但均显著＞T1和T5处理；T5处理叶面积显著＞T1处理。表明适度水分最有利于棉叶增大生长。

T2处理出苗率最高，其次是T1和T3处理，三者差异不显著，但均显著＞其他2 个处理；T4处理出苗率显著＞T5处理。表明适度干旱有利于棉花出苗。

2.2 水分条件对苗期棉花株高和真叶数的影响

随着水分用量的增大，苗后不同时间的棉花株高和真叶数均呈先增加后降低的趋势变化；不同水分处理下，除定苗后第10 天的株高和真叶数差异不显著外，其他时间2 个指标值差异均达到了显著水平（表2）。表明定苗早期水分条件对棉苗株高和真叶数影响不大；随着棉苗生长，在一定范围内增加水分能够显著促进棉苗株高生长和真叶数增多，而干旱和水分过量均不利于苗期棉花生长。

定苗后第20 和第30 天，T3和T4处理株高较大，二者差异不显著，但均显著＞其他处理；T2与T5处理差异不显著，但二者均显著＞T1处理。定苗后第40 和50 天，T3处理株高最大，且显著＞其他处理；其次是T4和T2处理，二者差异不显著，但均显著＞干旱和水分过量处理；而T1与T5处理株高差异均不显著。表明在棉花生长早期，增加水分有利于株高生长；随着时间推迟，过量水分对植株生长产生了不利影响，虽然通过调节剂进行了修复，但对株高生长的抑制作用仍然明显。

定苗后第20 天开始，棉苗真叶数均以T3处理最多，且显著＞其他处理；T2和T4处理次之，二者差异不显著，但均显著＞干旱和水分过量处理；而T1与T5处理真叶数差异均不显著。表明适度水分最有利于棉苗真叶数增多，而干旱和水分过量均对棉苗生长具有明显的抑制作用。

表2 水分条件对定苗后不同天数棉花株高和真叶数的影响Table 2 Effects of water conditions on plant height and true leaf numbers of cotton different days after seedling setting

2.3 水分条件对苗期棉花叶绿素和MDA 含量的影响

随着水分用量的增大，苗后不同时间的棉花叶绿素含量呈先增加后降低的趋势变化，MDA 含量则先降低后升高的趋势变化；不同水分处理下，除定苗后第10 天的叶绿素和MDA 含量差异不显著外，其他时间2 个指标值差异均达到了显著水平（表3）。表明定苗早期水分条件对棉苗叶绿素和MDA 含量影响不大；随着棉苗生长，在一定范围内增加水分能够显著促进棉苗叶绿素合成、抑制MDA 的合成，而干旱和水分过量均对棉苗叶绿素合成具有明显的抑制作用。

定苗后第20 天开始，棉花叶绿素含量均以T3处理最多。其中，定苗后第20 天，除T5处理叶绿素含量显著较低外，其他4 个处理之间差异均不显著；定苗后第30 和40 天，T3处理叶绿素含量均显著＞其他处理，而其他4 个处理之间差异均不显著；定苗后第50 天，T3处理叶绿素含量均显著＞其他处理，T2与T4处理差异不显著但均显著＞干旱和水分过量处理，而T1与T5处理叶绿素含量差异不显著。表明水分过量时对棉苗倒4 叶叶绿素含量影响最大，通过调节剂修复后定苗后第50 天的叶绿素含量表现为适度水分时最高，指标值随着水分胁迫程度的增大而逐渐降低。

表3 水分条件对定苗后不同天数棉花叶绿素和丙二醛含量的影响Table 3 Effects of water conditions on chlorophyll and MDA contents of cotton different days after seedling setting

MDA 含量反映了棉苗对胁迫的应激反应。定苗后第20 天开始，棉花MDA 含量均以T3处理最低，且显著＜其他处理。其中，定苗后第20 天，除T3处理外，其他4 个处理之间差异均不显著；定苗后第30 和40 天，T2与T4处理差异不显著但均显著＜干旱和水分过量处理，而T1与T5处理MDA 含量差异不显著；定苗后第50 天，T1、T4和 T5处理 MDA 含量差异不显著，但三者均＞T2处理。表明水分胁迫会导致棉苗MDA 含量增加，指标值随着水分胁迫程度的增大而逐渐提高。

2.4 水分条件对棉花”三桃”数及产量的影响

不同水分处理的棉花伏前桃、伏桃和秋桃数量以及皮棉产量均达到了显著水平（表4）。表明水分条件对棉花纤维品质和皮棉产量有显著影响。

表4 水分条件对棉花“三桃”数量及皮棉产量的影响Table 4 Effects of water condition on the quantity and lint yield of three kinds of cotton bolls

有资料表明，无修复的水分胁迫无伏前桃[14～16]。本研究中，T3处理伏前桃最多，且显著＞其他处理；不同程度水分胁迫处理的伏前桃数量为0.9～2.7 个/株，显然与调节剂修复有关。

伏桃和秋桃是形成产量的主要组成部分，伏桃棉纤维品质最好，产量更高。随着水分用量的增大，棉花伏桃数量呈先增加后降低的趋势变化，其中，T3处理最多且显著＞其他处理，T2、T4和T5处理差异不显著但均显著＞T1处理；秋桃数量呈先降低后增加的趋势变化，其中T3处理最少且显著＜其他处理，T2与T4处理差异不显著但均显著＜干旱和水分过量处理，而T1与T5处理差异不显著；最终，T3处理产量最高且显著＞其他处理，T2与T4处理差异不显著但均显著＞干旱和水分过量处理，而T1与T5处理差异不显著。表明水分胁迫会导致棉纤维品质和产量明显降低，且这种作用随着胁迫程度的增大而增强。适度水分时，棉花纤维品质最好，产量最高。

3 结论与讨论

生长量是植物受水分胁迫后综合反应的表现，是反映植物胁迫耐受性的常用指标[19]。而调节剂修复可以适当减缓植物受到水分胁迫后生长量的变化。叶绿素含量是衡量植物受逆境胁迫大小的重要指标[20，21]。赵静等[22]研究表明，水分胁迫初期，由于棉花自身抗逆系统的保护，叶绿素含量出现小幅度增加；生育后期，严重干旱会造成叶绿素分解，植物光合作用受到抑制。MDA 含量反映出植物应对胁迫应激性的大小。孙红春[23]研究表明，干旱胁迫下棉花MDA 含量急剧升高，光合作用受到抑制。杨威等[24]研究表明，地下水埋深处理过程中，棉花MDA 含量急剧增加。

本研究结果表明，适度干旱有利于棉花出苗；在棉花生长早期，增加水分能有效促进棉花株高生长和茎粗增大，但水分过大仍然会抑制苗期棉花的正常生长。过量水分对棉苗倒4 叶叶绿素含量影响最大，通过调节剂修复后表现为适量水分时叶绿素含量最高、MDA 含量最低。适度水分条件下，伏前桃和伏桃均为最多，秋桃最少，最终皮棉产量最高。水分胁迫影响棉苗生长，导致产量降低，这种作用随着胁迫程度的增大而逐渐增强。